【手続補正書】
【提出日】平成18年5月26日(2006.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書  
【発明の名称】内部応力を最小にして同時に形鋼を調整する方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧延した形鋼を調整する方法において、
−局所的な最高断面温度がＡr1以下で、局所的な最低断面温度が下限温度Θu 以上になっ  ている少なくとも一つの形鋼（１）が挟持され、次いで冷却され、
−下限温度Θu が、挟持により形鋼（１）の全ての繊維組織の熱歪みを誘起し、この歪み  が形鋼の挟持を行っていない純粋な空冷で最大の加圧内部応力を受ける繊維組織を可塑  化するために必要な歪みより大きい、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】  形鋼（１）は冷却中にその形材端部（１a,１b ）で挟持され、冷却後切断されることを特徴とする請求項１に記載の圧延した形鋼を調整する方法。
【請求項３】 形鋼（１）の冷却中に該形鋼（１）を挟持する挟持手段（３ａ，３ｂ）の少なくとも一つが、前記形鋼（１）の長さに合わせて調節され得ることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延した形鋼を調整する方法。
【請求項４】  挟持した形鋼（１）を冷却床に移す通常の排出温度、特に約 80 ℃まで冷却することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の圧延した形鋼を調整する方法。
【請求項５】  形鋼（１）は急速に冷却されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の圧延した形鋼を調整する方法。
【請求項６】  形鋼（１）は、特に周知の噴射ノズルで導入される液体で急速に冷却されることを特徴とする請求項５に記載の圧延した形鋼を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧延された形鋼を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延された形鋼、例えば二重Ｔ型やＵ型の形材、アングル形材の冷却は通常冷却床の上で行われる。冷却が不均一であると形材が歪む。この歪みはその直線性の状態や内部応力の状態に不利に作用する。前記二つの品質判定基準は一緒に扱われ、帯板圧延のとき平坦性の品質判定基準と比較できる。直線性の低下（形材の歪み、捩じれや曲げ歪み）はしばしば大きな内部応力と共に生じる。歪んだ形材は後処理する必要がある。内部応力は形材の負荷能力を低減する。
【０００３】
発生した歪みは、従来の技術によれば、形材の温度が低いと一回またはそれ以上の調整工程により許容できる程度に戻される。これには、ロール調整機械と調整プレスを使用する。
【０００４】
形材を連続的に調整するロール調整機械は、先ず形材の新たな曲げを一定の程度にする。その場合、既存の内部応力は新たに定めた内部応力により除去される。しかし、これは形材の断面全体に対しては原理的に不可能である。ニュートラルな繊維組織の領域では、全調整工程の間に影響を受けない材料領域が残っている。最初の曲げの後に製品は一定の交番曲げ（多数の湾曲の繰り返し）を受ける。その場合、調整工程の後、形材が直線になるように内部応力を変化させる。残留内部応力は原理的に得られるようになっている。形鋼内に残っている内部応力は既に述べた問題と共に形材の負荷能力に不利である。更に、強く曲げた形材は調整工程（例えば機械に入れる）の間に種々の問題をもたらす。
【０００５】
不連続的に動作する調整プレスでは、形鋼の許容されないほど強い曲げ部分の各々はできる限り正確に逆向きの曲げにより次第に調整される。内部応力の状態に対する影響は調整プレスでは得られない。調整工程後の不連続で未知の内部応力状態は形材の負荷能力に不利に作用する。この方法は形鋼製造で材料の流れを乱し、長時間を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べた従来の技術を前提として、この発明の課題は、装置経費をかけることなく前記の調整装置が高品位で内部応力のない形鋼を供給する圧延形鋼を調整する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、圧延した形鋼を調整する方法にあって、
−局所的な最高断面温度がＡr1以下で、局所的な最低断面温度が下限温度Θu 以上となる  少なくとも一つの形鋼（１）が挟持され、次いで冷却され、
−下限温度Θu が、挟持により形鋼（１）の全ての繊維組織の熱歪みを誘起し、この歪み  が形鋼の挟持を行っていない純粋な空冷で最大の加圧内部応力を受ける繊維組織を可塑  化するために必要な歪みより大きい、
ことによって解決されている。
【０００８】
この発明による他の有利な構成は特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明による方法の調整作用は、例えば伸長装置で行われるように、伸び調整の周知の作用に基づいている（製品のところで伸長方向に横断面にわたり塑性変形が生じるまで強く引っ張る）。しかし、この発明による方法での調整作用は、既知の方法や装置とは異なり、引張工具或いは曲げ工具で積極的に発生させるのではなく、熱歪みを形鋼の塑性歪みに変換することにより発生させている。
【００１０】
詳しくは、これは、冒頭に述べたタイプの方法の場合、局所的な最高断面温度がＡr1以下に、また局所的な最低断面温度が下限温度Θu 以上になっている少なくとも一つの形鋼が挟持され、次いで冷却されることにより達成される。その場合、既に下限温度Θu が挟持しているため形鋼の全ての繊維組織に熱歪みを発生させ、この熱歪みは形鋼を挟持しないで純粋に空冷する場合、最大の圧力内部応力を受ける繊維組織の可塑化に必要となる歪みより大きい。
【００１１】
この発明の方法を実施するための前提条件は、形鋼が完全に変態する時に初めてこの形鋼を挟持することにある。冷却のため、挟持手段内に保持される形鋼が温度低下により歪む（熱歪み）。この熱歪みは形鋼の組み合わさった弾性的・塑性的な歪みに変換される。弾性的な歪みの成分は、塑性的な歪みが異なっていても形鋼の断面にわたり一様であるので、形鋼の緊張を緩めた後でも曲がりを予測できない。この理由は、形鋼の横断面にわたる歪みの差が全体で小さいので、とるに足らない凝固による流動応力の差を期待できないことにある。
【００１２】
形鋼の温度は、挟持した時にどの場所でもＡr1を越えることはなく、どの場所でも下限温度Θu 以下とはならない。つまり、下限温度Θu 以下になると、この温度の順で挟持された形鋼内で成長する伸びが繊維組織の可塑化に充分でなく、これ等の繊維組織は形鋼の通常の挟持を行わない空冷で最大の加圧内部応力ＥσD,max を受ける。
【００１３】
この発明による調整方法を実施できる下限温度Θu は以下の公式、
【００１４】
【外１】
2000033423.tif 000001
により数値的に得られる。ここで、
Θu                 下限温度、
ΘEnde Einspannung  形鋼の挟持の終わりに対する温度
ｋf                 形鋼の冷却区間の限界
Ｅ                  室温での形鋼の弾性率Ｅ
α                  形鋼の熱線膨張係数
ＥσD,max           形鋼を空気で挟持を行わない冷却での形鋼の加圧内部応
力の最大値、
を意味する。
【００１５】
ΘEnde Einspannung＝ 80 ℃とｋf ＝ 380 N/mm2では、鋼に対してΘu ≒ 330℃の下限温度となる。
【００１６】
形鋼の使用可能な範囲について損なうことがないようにするため、冷却中にその形鋼の端部で該形鋼が挟持され、冷却後、その両端部が切断される。
【００１７】
形鋼の圧延長さが異なる場合には、形鋼を挟持するため冷却中に挟持手段の少なくとも一つを動作させる必要がある。
【００１８】
形鋼中に残っている内部応力を低減するため、挟持された形鋼を冷却床に移すのに普通である 100℃の温度まで、特に約 80 ℃の範囲に冷却すると有利であることが分かる。形鋼内に残っている内部応力がこの発明による方法で先ず挟持された冷却過程の終わりに対する温度レベルに依存するので、これ等の温度でとるに足らない熱的な不均一を用いることなく、周囲温度に更に冷却させた後の内部応力を計算に入れる必要がある。
【００１９】
形鋼を急速に冷却すれば、この方法を実施するために必要な挟持手段と冷却装置の付与時間が短縮する。従って、投入量により必要な挟持手段と冷却装置の総数を低減できる。更に、冷却床の大きさが小さくなる。何故なら、全冷却時間が著しく低減するからである。
【００２０】
形鋼を急速に冷却するために周知の噴射ノズルを使用すると有利である。
【００２１】
【実施例】
以下、図面に基づきこの発明を詳しく説明する。
【００２２】
以下、図１に基づきこの発明による方法の経過を説明する。圧延された形鋼１を周知のように冷却床２に移し、圧延方向に対して垂直に挟持手段３a,３b へ送る。形鋼１はその端部１a,１b の領域で両方の挟持手段３a と３b の間に挟持される。形鋼１を挟持する間、局所的な最高断面温度がＡr1以下になり、局所的な最低断面温度が下限温度Θu 以上にある。挟持に続き形鋼１を更に冷却するので形鋼は歪む（熱歪み）。この熱歪みは形鋼の組み合わさった弾性的・塑性的な歪みに変換される。
【００２３】
形鋼１が約 80 ℃の温度に冷却されると、挟持を止め、次いで形鋼を切断する。
【００２４】
形鋼１の利用可能な長さｌは取り立てた熱的な不均一や内部応力なしに周囲の温度へ冷却する。長さが 100 mのＨＥＢ１４０に対して、空冷だけの場合で 64 分の冷却時間となり、一連の送風機を用いた強制空冷の場合で 42 分の冷却時間となり、28 m3 の水量を均一に吹き掛け、約 10 バールの印加圧力による 10 秒間の水冷の場合で 80 ℃の最終温度への形鋼ＨＥＢ１４０の冷却時間は僅か 10 分である。
【００２５】
図２は前記のパラメータの水冷で形鋼１の選択された繊維組織の温度変化を示す。繊維組織と形鋼１の横断面との関係は図３から読み取れる。図２は 450℃以下で繊維組織全体が非常に急激に冷却することを示し、これはＴ＝555 秒で水冷を使用することになる。水冷はＴ＝565 秒で終了する。形鋼１の挟持は噴射冷却の開始前の数秒、つまりＴ＝550 秒で行われ、噴射冷却の終了後の数秒、つまりＴ＝570 秒で終了する。
【００２６】
図４から 10 秒間続く水冷と 20 秒間続く水冷後に形鋼１の横断面内に残っている応力が分かる。発生した最大の内部応力は約 20 N/mm2 （冷間流れ応力の約4.3 ％）で、挟持を行わない純粋な空冷の場合の結果に比べて非常に小さい。
【００２７】
図５では、形鋼１を冷却している間の挟持力の上昇を見ることができる。 2,000 kN より小さい最大発生挟持力が簡単に技術的に達成できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明の方法により、装置経費をかけることなく、調整装置が高品位で内部応力のない形鋼を供給する圧延形鋼を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  方法の経過の模式図、
【図２】  この発明により挟持された形鋼ＨＥＢ１４０の選択された繊維組織の温度変化の図面、
【図３】  図２の図面に対応する形鋼、
【図４】  図３の形鋼の横断面に残留する内部応力の図面、
【図５】  形鋼ＨＥＢ１４０を冷却する間に挟持力の発生の図面を示す。
【符号の説明】
１              形鋼
１a,１b         形鋼の端部
２              冷却床
３a,３b         挟持手段
Ａr1 局所的な最高断面温度
Θu             下限温度
ｌ              形鋼の有効長さ
Ｔ              冷却時間